林加富

（臺玻福建光伏玻璃有限公司 漳州 363213）

0 引言

“十四五”規(guī)劃提到在“十四五”期間將大力發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)且要實(shí)現(xiàn)單位GDP產(chǎn)值能耗的下降。光伏玻璃作為光伏行業(yè)的上游耗材部分，具有玻璃行業(yè)高能耗的特點(diǎn)［1］。各大光伏玻璃企業(yè)通過對自有窯爐進(jìn)行重新設(shè)計(jì)建造或者改造提升產(chǎn)能以降低能耗，如：①單體窯爐熔化量的擴(kuò)大，即設(shè)計(jì)熔化量從早期的馬蹄焰一窯一線150 t/d提升至1200 t/d一窯多線橫火焰窯結(jié)構(gòu)；②全氧窯結(jié)構(gòu)，采用純氧助燃，節(jié)能的同時(shí)還有利于環(huán)保；③窄卡脖設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，借鑒馬蹄焰窯的流液洞設(shè)計(jì)；④全窯梯度保溫及爐內(nèi)硅磚噴涂紅外熱輻射涂料等。在降低能耗的同時(shí)，光伏玻璃品質(zhì)的提升一直是業(yè)內(nèi)關(guān)心的主旨，因產(chǎn)品質(zhì)量的提升在一定程度上亦可以降低單位重量箱玻璃之能耗。［2］

光伏玻璃現(xiàn)多為壓延法制造，即通過一對上、下輥在一定的壓力下連續(xù)輥壓成型，因而其產(chǎn)生缺陷類型有別于浮法玻璃。本文就其中一種板面線條缺陷作相關(guān)的分析，提出改善建議。

1 玻璃板面出現(xiàn)線條缺陷及表征

2020年9月，某公司在原有熔化量560 t/d窯爐上冷修技改為650 t/d一窯四線光伏窯爐，為降低成本，技改僅就卡脖結(jié)構(gòu)及全窯保溫做了局部調(diào)整。在正常投產(chǎn)運(yùn)營2個(gè)月后，適逢市場價(jià)格大好，超標(biāo)提升到680 t/d熔化量。但11月15日凌晨在1#線、4#線靠外側(cè)玻璃板上表面首先出現(xiàn)線條缺陷，線條方向與玻璃流向一致，寬度1～2 mm，深度為0.05～0.1 mm，有數(shù)十條之多，肉眼觀察明顯，初期為邊部出現(xiàn)，后續(xù)擴(kuò)散到整個(gè)板面，在出現(xiàn)2 h后，中間2#、3#線亦同時(shí)出現(xiàn)，4條線整個(gè)玻璃板面線條情況在緊急措施后持續(xù)約7 h，出現(xiàn)了大量的廢玻璃，嚴(yán)重影響當(dāng)日玻璃成品率。

線條出現(xiàn)的同時(shí)，玻璃板伴隨出現(xiàn)以下幾個(gè)現(xiàn)象：

①切割出現(xiàn)不良，橫切后玻璃未進(jìn)行頂分即自行斷裂，或者不沿切刀線斷板、縱切自斷邊等，整體板面呈波浪彎，且彎曲度嚴(yán)重超標(biāo)等。多次調(diào)整退火窯溫度制度均無效。

②玻璃缺陷氣泡、結(jié)石升高，引發(fā)壓延上輥傷、麻點(diǎn)增多情況出現(xiàn)。

③在窯爐溢流口處通過耙子撥料可改變玻璃上線條缺陷分布，但停止撥料后缺陷隨即在同一位置再次出現(xiàn)。

④窯爐底部溫度在線條出現(xiàn)前8 h持續(xù)掉溫，池底掉溫最高點(diǎn)達(dá)17 ℃。

⑤因光伏玻璃上表面為絨面結(jié)構(gòu)，下表面為花紋結(jié)構(gòu)，故線條在上表面出現(xiàn)時(shí)異常明顯，外觀品質(zhì)判定不合格。

2 原因分析

排除法是較為常用的查找并解決玻璃出現(xiàn)缺陷問題的方法。對線條缺陷處取樣進(jìn)行相關(guān)成分化學(xué)分析，結(jié)果見表1。

表1 線條缺陷樣品化學(xué)分析結(jié)果

線條位置含鐵量、氧化鋁、二氧化硅含量增高，玻璃密度小于正常玻璃密度，密度變化約26×10-4g/cm3，大幅超過密度極差±10×10-4g/cm3的要求［3］，意味著可能出現(xiàn)熔化、均化不良，料方污染或錯誤，甚至跑料等情況，且該缺陷持續(xù)時(shí)長過長，玻璃在退火窯處應(yīng)力紊亂，自動破板。基于上述現(xiàn)象，初步判定可能由以下幾種原因引發(fā)：

2.1 玻璃熔爐內(nèi)均化不良

因?qū)嶋H拉引量高于設(shè)計(jì)拉引量約13%，玻璃表層流速高于原流速，且在短時(shí)間即達(dá)到最高拉引速度，窯爐內(nèi)出現(xiàn)泡線后移，泡沫覆蓋面積過大導(dǎo)致熱點(diǎn)不突出，玻璃在熱點(diǎn)位置沒形成回流，投料流直接進(jìn)入了澄清區(qū)并隨之流向工作部。

現(xiàn)象表征：①投料口池底溫度持續(xù)下降，在增加燃料的情況下，反而出現(xiàn)碹頂升高，各爐池底至澄清部底部溫度下降；②泡線末端從原5#小爐位置拉到6#小爐位置，泡呈致密且薄狀，泡層遠(yuǎn)移，意味著料堆下層熔化減慢，泡沫區(qū)含有未熔化完全石英砂粒，易發(fā)生“跑料”事故。

由于是舊窯冷修，原料系統(tǒng)未進(jìn)行大的整修，僅進(jìn)行除銹后沿用，在投產(chǎn)初期設(shè)備制程鐵、原料鐵含量不穩(wěn)定，整體玻璃含鐵量的波動有時(shí)可達(dá)到（±20×10-6），在鐵含量升高時(shí)，遮蔽了火焰對池底的加熱能力，導(dǎo)致了池底的持續(xù)降溫，以底部整體降溫情況來看，不動層增多，玻璃液沒有足夠的空間對流，加之超白窯爐玻璃黏度低流動速度快，最終引發(fā)均化不良，玻璃未進(jìn)行更多的對流交換就被牽引出來。

此次技改后，卡脖變窄，可能在澄清區(qū)末端靠外側(cè)池壁玻璃液拐角表面不動層和對流較弱的區(qū)域堿性組分揮發(fā)嚴(yán)重，造成玻璃表面局部富硅鋁，這些不動層受到擾動后就會沿著玻璃液流向進(jìn)入玻璃液形成富硅鋁線條，這也是可能原因之一。［4-6］

2.2 原料中Al 2O 3含量異常

在發(fā)生線條缺陷前，每周例行檢驗(yàn)玻璃成分，檢測到玻璃中Al2O3含量從0.9%到1.15%波動，甚至最高波動到1.30%，設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)值則為1.05%。究其原因：硅砂存在細(xì)粉含量13%～15%情況（細(xì)粉含鐵高，含泥多），造成混料不均情況出現(xiàn)（與純堿粒度配合度差）；另外，因使用的硅砂為高嶺土洗砂工藝制砂，砂中常有泥團(tuán)出現(xiàn)，不可避免地會混入鋁土等物質(zhì)，對部分泥團(tuán)進(jìn)行檢驗(yàn)，相關(guān)成分見表2。

表2 部分泥團(tuán)砂樣品化學(xué)成分

更有甚者，在某批次柜中檢驗(yàn)出現(xiàn)了Al2O3含量高于30%的鋁土團(tuán)，雖立即進(jìn)行了隔離，但可能仍有極少部分流入均化庫，因而鋁土泥團(tuán)污染亦可能引發(fā)玻璃線條缺陷的情況出現(xiàn)。

初期為消化庫存高鐵位（100×10-6）白云石與低鐵位進(jìn)行60×10-6進(jìn)行混合使用。這些原料因素都可能導(dǎo)致玻璃上產(chǎn)生線條［7，8］。

2.3 玻璃池窯耐火磚材影響

此前，玻璃窯爐冷修時(shí)，在窯爐池壁工作部拐角位置，有池壁縫存在綠色玻璃液的情況，且外部高鋁保溫磚已被玻璃液侵蝕，池壁縫無法得到有效冷卻，致使玻璃液流出，侵蝕高鋁保溫磚，并出現(xiàn)與玻璃液對流交換的情況，此情況亦可能在玻璃上產(chǎn)生線條缺陷。在排查此項(xiàng)影響時(shí)，拆除高鋁保溫磚的過程中，確實(shí)發(fā)現(xiàn)玻璃液已滲出。拐角保溫結(jié)構(gòu)及玻璃液與高鋁保溫磚反應(yīng)池壁情況如圖1～圖3所示。

圖1 池壁俯視實(shí)景

圖2 池壁內(nèi)側(cè)

圖3 池壁外側(cè)

圖1中，玻璃液滲出與保溫磚反應(yīng)，超白玻璃已完全呈綠色，變成高鐵料。圖2中，高鋁保溫磚與玻璃液反應(yīng)熔化滲出，因高鋁磚鐵含量高，池壁縫有綠色玻璃液。圖3中外部拐角高鋁保溫磚與池壁縫處未留冷卻縫，已進(jìn)行局部拆除。

2.4 烤窯影響

投產(chǎn)時(shí)在投料口架設(shè)烤窯用天然氣槍，整體投料口由黏土保溫磚砌筑并加蓋保溫硅鈣板，在烤窯完成后，部分黏土磚掉落進(jìn)窯爐內(nèi)，因黏土磚密度小于玻璃液，故可以在未加卡脖水包前飄到溢流口，在溢流口處不斷產(chǎn)生線條灰線，易造成誤判線條情況，后經(jīng)撈磚作業(yè)后改善。該類線條一般出現(xiàn)在固定位置，不會擴(kuò)散，且板面應(yīng)力正常，切割正常。

3 采取的措施

（1）及時(shí)降低拉引量至630 t/d，正對卡脖出口的中間線優(yōu)先降低。冷修時(shí)未對窯爐結(jié)構(gòu)進(jìn)行大幅調(diào)整前，窯爐熔化率原1.84 t/（m2·d）直接提升到2.24 t/（m2·d），熔爐熔化能力不足，過于勉強(qiáng)，后續(xù)為配合大熔化量，適時(shí)改變配方，如增加碎玻璃、增加純堿等以利于熔化。

（2）當(dāng)即停用含有泥團(tuán)的硅砂，嚴(yán)格規(guī)范硅砂細(xì)粉，小于125目嚴(yán)格要求低于10%的比例，并嚴(yán)格要求硅砂綜合樣的含鋁量低于0.3%。該批硅砂后續(xù)計(jì)劃按3∶7的比例與正常合格硅砂進(jìn)行混用。

（3）及時(shí)拆除拐角處壓縫的高鋁保溫磚，并增加拐角處冷卻池壁方法，如進(jìn)行吹風(fēng)或者用銅管滴水冷卻。

（4）增大窯爐內(nèi)1#、2#小爐熱負(fù)荷，單小爐用油量從780 kg/h，提升至＞830 kg/h。

（5）在溢流口邊部觀察孔增設(shè)伸入窯內(nèi)擋玻璃液水包，水包以40 mm×40 mm無縫方管制成，浸沒玻璃液深約20 mm，呈外八字形，將表面玻璃液引流到邊部。后由切除壓延無效板改善。

4 實(shí)施效果

在及時(shí)實(shí)施上述措施（1）（4）后4 h，窯爐底部溫度逐步回升，泡界線回縮1個(gè)小爐，7 h后玻璃線條消失，玻璃切割恢復(fù)正常。由此判定線條的出現(xiàn)很大概率來源于玻璃的均化不良。

為排除后續(xù)可能再出現(xiàn)玻璃線條的情況，后續(xù)亦實(shí)施了措施（2）（3）。措施（5）中水包制作完成后備用。

5 結(jié)語

光伏玻璃制造概念自歐美引入我國已有十幾年，我國在原有一窯一線、一窯兩線的基礎(chǔ)上，不斷推陳出新，技改升級，單位耗能及良率均已達(dá)到世界領(lǐng)先水平，但偶爾仍有些玻璃板面出現(xiàn)質(zhì)量問題，需要從業(yè)者精益求精，對問題出現(xiàn)的諸多可能原因加以分析并排除。通過分析光伏玻璃生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的線條缺陷問題，針對該缺陷提出了相應(yīng)的解決措施，為光伏玻璃優(yōu)質(zhì)制造提供一些技術(shù)層面上的指導(dǎo)，對提高玻璃質(zhì)量具有現(xiàn)實(shí)意義。